第一节-电子的发现
电子的发现 说课稿 教案
电子的发现教学目标1、知识与技能（1）了解阴极射线及电子发现的过程；（2）知道汤姆孙研究阴极射线发现电子的实验及理论推导。
2、过程与方法：培养学生对问题的分析和解决能力，初步了解原子不是最小不可分割的粒子。
3、情感、态度与价值观：理解人类对原子的认识和研究经历了一个十分漫长的过程，这一过程也是辩证发展的过程，根据事实建立学说，发展学说，或是决定学说的取舍，发现新的事实，再建立新的学说。
人类就是这样通过光的行为，经过分析和研究，逐渐认识原子的。
教学重点：阴极射线的研究。
教学难点：汤姆孙发现电子的理论推导。
教学过程：引入：图片这些璀璨的灯光是如何产生的呢？我们从了解原子结构开始吧！发现的背景19世纪是电磁学大发展的时期, 到七、八十年代电气工业开始有了发展, 其中电气照明也吸引了许多科学家的注意，问题涉及低压气体放电现象，于是，人们竞相研究与低压气体放电现象有关的问题。
第十八章原子结构第一节电子的发现新课教学一、阴极射线阴极射线是低压气体放电过程中出现的一种奇特现象。
1858年德国物理学家普吕克尔较早发现了气体导电时的辉光放电现象。
1876年德国物理学家戈德斯坦认为管壁上的荧光是由于玻璃受到的阴极发出的某种射线的撞击而引起的，并把这种未知射线称之为阴极射线。
对其本性的研究形成了英国学派的微粒说和德国学派的以太说。
电磁波说：代表人物：赫兹认为这种射线的本质是一种电磁波的传播过程。
粒子说：代表人物：汤姆生认为这种射线的本质是一种高速粒子流。
二、电子的发现英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子。
实验装置如图所示，思考:金属板D 1D 2之间未加电场时射线不偏转，射在屏上的P 1点，按图示方向加电场E 之后，射线发生偏转并射到屏上的P 2点，由此推断阴极射线带有什么性质的电荷？ 带负电 思考:为使阴极射线不发生偏转，在平行极板区域应采取什么措施？在平行板区域加一磁场且磁场方向必须垂直纸面向外，当满足条件则阴极射线不发生偏转，则： 做一做:1、若撤去磁场，带电粒子由P 1点偏离到D 1、D 2右端的距离为D ，你能算出阴极射线的比荷吗？qE B qv =0阅读教材49页，思考问题：1、汤姆孙还发现用不同材料的阴极做实验荷质比数值都相同。
《第一节 电子的发现》(同步训练)高中物理选择性必修第三册_沪科版_2024-2025学年
《第一节电子的发现》同步训练(答案在后面)一、单项选择题（本大题有7小题，每小题4分，共28分）1、汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子，以下关于汤姆孙发现电子的实验装置描述错误的是：A、汤姆孙使用的是阴极射线管B、实验中观察到阴极射线在电场和磁场中发生了偏转C、汤姆孙通过测量偏转角度，计算出了电子的电荷量D、实验结果表明阴极射线是由带正电的粒子组成的2、在研究阴极射线的过程中，以下关于电子的发现和性质描述不正确的是：A、电子的发现使人们认识到原子是可以再分的B、电子的质量约为氢原子质量的1/1836C、电子的电荷量约为1.6×10^-19库仑D、电子是带正电的基本粒子3、电子是由哪位科学家首次发现的？A、阿斯顿B、密立根C、汤姆逊D、卢瑟福4、电子的发现对于物理学划时代的意义在于它表明了什么？A、原子是可以进一步分割的B、原子核具有复杂的结构C、电子是构成原子的基本粒子D、原子是不可再分的最小微粒5、以下关于电子发现的历史事实中，正确的是（）A、汤姆森发现了电子，认为电子是物质的基本组成单元之一B、伦琴发现了电子，并将其命名为“伦琴子”C、贝克勒尔发现了电子，提出了原子内部存在电子的假说D、汤姆森发现了电子，但他认为电子是具有一定质量的粒子6、汤姆森根据电子的发现提出了“葡萄干布丁模型”来描述原子结构，以下关于该模型描述不正确的是（）A、原子是一个带正电的球体B、正电荷均匀分布在整个球体中C、电子镶嵌在这个带正电的球体内D、 vase 正负电荷数目相等，因此整个原子是电中性的7、关于汤姆孙的阴极射线实验，下列说法正确的是：A. 实验中阴极射线在电场作用下向正极板偏转，说明它带有正电荷。
B. 实验中阴极射线在磁场作用下向一侧偏转，通过改变磁场方向可以改变偏转方向。
C. 汤姆孙通过测量阴极射线在电场中的偏转来确定其质量与电荷比。
D. 汤姆孙认为阴极射线就是原子核，并据此提出了原子结构模型。
二、多项选择题（本大题有3小题，每小题6分，共18分）1、以下关于电子发现的历史事实，正确的有：A、汤姆逊通过阴极射线实验发现了电子。
2019-2020学年鲁科版物理选修3-5新素养同步讲义：第2章 第1节 电子的发现与汤姆孙模型 Word版含答案
第1节电子的发现与汤姆孙模型1．了解物质结构早期研究的基本历程．2．知道阴极射线的产生及其本质，理解汤姆孙对阴极射线研究的方法及电子发现的意义．(重点)3．了解汤姆孙原子模型．一、物质结构的早期探究1．1661年，玻意耳以化学实验为基础建立了科学的元素论．2．19世纪初，道尔顿提出了原子论，认为原子是元素的最小单元．3．1811年，意大利化学家阿伏伽德罗提出了分子假说，指出分子可以由多个相同的原子组成．1．请你简述我国古代对物质的结构有哪些探究？提示：老子讲“道生一，一生二，二生三，三生万物”．墨子认为物体是由不可分割的最小单元“端”构成的．二、电子的发现1．阴极射线：科学家研究稀薄气体放电时发现，当玻璃管内的气体足够稀薄时，阴极发出一种射线，这种射线能使玻璃管壁发出荧光，这种射线称为阴极射线．2．汤姆孙对阴极射线本质的探究(1)通过实验巧妙利用静电偏转力和磁场偏转力相抵消等方法，确定了阴极射线粒子的速度，并测量出了粒子的比荷，qm＝ERB．(2)换用不同材料的阴极和不同的气体，所得粒子的比荷相同．这说明不同物质都能发射这种带电粒子，它是各种物质中共有的成分．3．结论(1)阴极射线是带电粒子流．(2)不同物质都能发射这种带电粒子，它是各种物质中共有的成分，其质量是氢离子的质量的11 800，汤姆孙将这种带电粒子称为电子．(3)电子的发现说明原子具有一定的结构，即原子是由电子和其他物质组成的．4．电子发现的意义：电子的发现揭开了认识原子结构的序幕．5．微观世界的三大发现：19世纪末微观世界有三大发现．(1)1895年伦琴发现了X射线．(2)1896年法国科学家贝克勒尔发现了放射性．(3)1897年英国物理学家汤姆孙发现了电子．(1)英国物理学家汤姆孙认为阴极射线是一种电磁辐射．()(2)组成阴极射线的粒子是电子．()(3)电子是原子的组成部分，电子电荷量可以取任意数值．()提示：(1)×(2)√(3)×三、汤姆孙原子模型汤姆孙认为，原子带正电的部分应充斥整个原子，很小很轻的电子镶嵌在球体的某些固定位置，正像葡萄干嵌在面包中那样，这就是原子的葡萄干面包模型．2．汤姆孙的原子模型成功解决了哪些问题？提示：(1)原子呈电中性：电子带的负电被原子带的正电抵消．(2)原子的平衡状态：电子一方面要受正电荷的吸引，另一方面又要相互排斥，因此必然有一个平衡状态．(3)原子的电离：原子失去电子或得到电子，就会变成离子．(4)发射和吸收特定频率的电磁波：电子在它们的平衡位置附近做简谐振动，可以发射或吸收特定频率的电磁波．阴极射线与电子的发现1．阴极射线气体的电离和导电：通常情况下，气体是不导电的；但在强电场中，气体能够被电离而导电．在研究气体放电时一般都用玻璃管中的稀薄气体．稀薄气体导电时可以看到辉光放电现象．2．确定阴极射线粒子带电性质的方法(1)粒子在电场中运动如图所示．带电粒子在电场中运动，受电场力作用运动方向发生改变(粒子质量忽略不计)．带电粒子在不受其他力作用时，若沿电场线方向偏转，则粒子带正电；若逆着电场方向偏转，则粒子带负电．(2)粒子在磁场中运动，如图所示．粒子将受到洛伦兹力作用F ＝q v B ，速度方向始终与洛伦兹力方向垂直，利用左手定则即可判断粒子的电性．不考虑其他力的作用，如果粒子按图示方向进入磁场，且做顺时针的圆周运动，则粒子带正电；若做逆时针的圆周运动，则粒子带负电．通过上述方法可判定阴极射线是带有负电的粒子． 3．比荷的测定方法(1)让粒子通过正交的电磁场，让其做直线运动，根据二力平衡，即q v B ＝qE 得到粒子的运动速度v ＝EB．①(2)在其他条件不变的情况下，撤去电场，保留磁场让粒子在磁场中做圆周运动，洛伦兹力提供向心力，即q v B ＝m v 2r．②(3)由①②确定比荷的表达式：q m ＝EB 2r ．4．电子的发现(1)汤姆孙测得阴极射线粒子的比荷约为1011 C/kg ，电荷量与氢离子基本相同，质量为氢离子的11 800．(2)最后经定量计算，汤姆孙认定组成阴极射线的粒子为电子．1897年，物理学家汤姆孙正式测定了电子的比荷，打破了原子是不可再分的最小单位的观点．因此，汤姆孙的实验是物理学发展史上最著名的经典实验之一．在汤姆孙测电子比荷的实验中，采用了如图所示的阴极射线管，从电子枪C出来的电子经过A、B间的电场加速后，水平射入长度为L的D、G平行板间，接着在荧光屏中心F 出现荧光斑．若在D、G间加上方向向下，场强为E的匀强电场，电子将向上偏转；如果再利用通电线圈在D、G电场区加上一垂直纸面的、磁感应强度为B的匀强磁场(图中未画)，荧光斑恰好回到荧光屏中心，接着再去掉电场，电子向下偏转，偏转角为θ，试解决下列问题：(1)说明图中磁场沿什么方向；(2)根据L、E、B和θ，求出电子的比荷．[思路点拨] 两板间只加电场时电子在电场力作用下做类平抛运动，同时加上电场和磁场后电场力和洛伦兹力大小相等，做匀速直线运动，只加磁场时做匀速圆周运动．[解析] (1)两板D 、G 间只加磁场时，电子向下偏转，说明电子所受洛伦兹力的方向向下，由左手定则可判定磁场方向垂直纸面向里．(2)电子在两板间做匀速直线运动，qE ＝Bq v ，电子在磁场中偏转时如图所示， Bq v ＝m v 2r由图可知：L ＝r ·sin θ 由以上各式得q m ＝E sin θB 2L．[答案] (1)垂直纸面向里 (2)E sin θB 2L(1)电子在复合场中做匀速直线运动的条件是粒子受到的洛伦兹力和电场力大小相等方向相反即eE＝e v B．(2)电子在磁场中偏转要确定运动轨迹，圆心角和偏向角相等．1．如图所示，在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线将()A．向纸内偏转B．向纸外偏转C．向下偏转D．向上偏转解析：选D．通电直导线的电流方向向左，由安培定则可判断导线下方的磁场垂直于纸面向外，组成阴极射线的粒子是电子，电子向右运动，由左手定则可知电子向上偏转．测定带电粒子比荷的两种方法1．利用磁偏转测比荷，由q v B ＝m v 2R 得q m ＝vBR ，只需知道磁感应强度B 、带电粒子的初速度v 和偏转半径R 即可．2．利用电偏转测比荷，偏转量y ＝12at 2＝12qU md ·⎝⎛⎭⎫L v 2，故q m ＝2yd v 2UL 2．所以在偏转电场U 、d 、L 已知时，只需测量v 和y 即可．如图所示为汤姆孙用来测定电子比荷的装置．当极板P 和P ′间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O 点处，形成一个亮点；加上偏转电压U 后，亮点偏离到O ′点，O ′点到O 点的竖直距离为d ，水平距离可忽略不计；此时在P 与P ′之间的区域里再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场，调节磁感应强度，当其大小为B 时，亮点重新回到O 点．已知极板水平方向长度为L 1，极板间距为b ，极板右端到荧光屏的距离为L 2．(1)求打在荧光屏O 点的电子速度的大小； (2)推导出电子比荷的表达式．[解析] (1)当电子受到的电场力与洛伦兹力平衡时，电子做匀速直线运动，亮点重新回到中心O 点，设电子的速度为v ，则e v B ＝eE ，得v ＝E B ，即v ＝UBb．(2)当极板间仅有偏转电场时，电子以速度v 进入后，竖直方向做匀加速运动，加速度为a ＝eU mb ．电子在水平方向做匀速运动，在电场内的运动时间为t 1＝L 1v ．这样，电子在电场中，竖直向上偏转的距离为d 1＝12at 21＝eL 21U2m v 2b ．离开电场时竖直向上的分速度为v ⊥＝at 1＝eL 1U m v b．电子离开电场做匀速直线运动，经t 2时间到达荧光屏，t 2＝L 2v ．t 2时间内向上运动的距离为d 2＝v ⊥t 2＝eUL 1L 2m v 2b ．这样，电子向上的总偏转距离为d ＝d 2＋d 1＝eU m v 2b L 1·⎝⎛⎭⎫L 2＋L 12，可解得e m ＝UdB 2bL 1⎝⎛⎭⎫L 2＋L 12．[答案] (1)U Bb (2)UdB 2bL 1⎝⎛⎭⎫L 2＋L 122．如图所示，让一束均匀的阴极射线从两极板正中间垂直穿过正交的电磁场，选择合适的磁感应强度B 和两极之间的电压U ，带电粒子不发生偏转，然后撤去电压，粒子做匀速圆周运动，并垂直打到极板上，两极板之间的距离为d ，求阴极射线中带电粒子的比荷．解析：设阴极射线粒子的电荷量为q ，质量为m ，则在电磁场中由平衡条件得，q Ud ＝q v B撤去电场后，由牛顿第二定律得，q v B ＝m v 2R又R ＝d 2解得q m ＝2U B 2d 2．答案：2UB 2d 2[随堂检测]1．关于阴极射线的本质，下列说法正确的是()A．阴极射线本质是氢原子B．阴极射线本质是电磁波C．阴极射线本质是电子D．阴极射线本质是X射线解析：选C．阴极射线是原子受激发射出的电子，关于阴极射线是电磁波、X射线都是在研究阴极射线过程中的一些假设，是错误的．2．(多选)下列说法中正确的是()A．汤姆孙精确地测出了电子电荷量e＝1．602 177 33(49)×10－19 CB．电子电荷量的精确值是密立根通过“油滴实验”测出的C．汤姆孙油滴实验更重要的发现是：电荷量是量子化的，即任何电荷量只能是e的整数倍D．通过实验测得电子的比荷及电子电荷量e的值，就可以确定电子的质量解析：选BD．电子的电荷量是密立根通过“油滴实验”测出的，A、C错误，B正确．测和电子电荷量e的值，可以确定电子的质量，故D正确．出比荷的值em3．对于电子的发现，以下说法中正确的是()A．汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现了电子B．汤姆孙通过实验测定了阴极射线的电荷量C．密立根通过油滴实验测定了阴极射线的比荷值D．原子的葡萄干面包模型是道尔顿提出的解析：选A．1897年汤姆孙通过对阴极射线的研究，发现了电子，并测出了电子的比荷，提出了葡萄干面包模型．故选A．4．阴极射线管中的高电压的作用是()A．使管内气体电离B．使管内产生阴极射线C．使管内障碍物的电势升高D．使电子加速解析：选D．在阴极射线管中，阴极射线是由于阴极处于炽热状态而发射出的电子流，通过高电压使电子加速获得能量，与玻璃发生撞击而产生荧光．故选项D正确．5．汤姆孙1897年用阴极射线管测量了电子的比荷(电子电荷量与质量之比)，其实验原理如图所示．电子流平行于极板射入，极板P、P′间同时存在匀强电场E和垂直纸面向里的匀强磁场B时，电子流不会发生偏转；极板间只存在垂直纸面向里的匀强磁场B时，电子流穿出平行板电容器时的偏转角θ＝115rad．已知极板长L＝3．0×10－2m，电场强度大小为E＝1．5×104 V/m，磁感应强度大小为B＝5．0×10－4 T．求电子比荷．解析：无偏转时，洛伦兹力和电场力平衡，则eE＝e v B只存在磁场时，有e v B＝m v2r，由几何关系r＝Lsin θ偏转角很小时，r≈Lθ联立上述各式并代入数据得电子的比荷 e m ＝EθB 2L＝1．3×1011 C/kg ． 答案：1．3×1011 C/kg[课时作业]一、单项选择题1．下列说法正确的是( )A ．汤姆孙发现了电子并测出电子的电荷量B ．稀薄气体导电可以看到辉光现象C ．阴极射线是一种电磁波D ．以上说法都不对解析：选B ．汤姆孙发现了电子，但电子的电荷量是由密立根油滴实验测出的，A 错．稀薄气体被电离可以导电，产生辉光现象，B 对．阴极射线是带负电的粒子流，即电子，C 错．2．下列说法中错误的是( )A ．原子是可以再分的，是由更小的微粒组成的B ．通常情况下，气体是导电的C ．在强电场中气体能够被电离而导电D ．平时我们在空气中看到的放电火花，就是气体电离导电的结果解析：选B ．电子的发现说明原子是可以再分的，A 对；通常情况下，气体不导电，但在强电场中被电离后可导电，B 错，C 、D 对．3．下列关于电子的说法正确的是( ) A ．只有少数物质中有电子 B ．不同的物质中具有不同的电子 C ．电子质量是质子质量的1 836倍D ．电子是一种粒子，是构成物质的基本单元解析：选D ．汤姆孙对不同材料的阴极发出的射线进行研究，均为同一种粒子，即电子，电子是构成物质的基本单元，它的质量远小于质子质量．由此可知D 正确，B 、C 错误．4．英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的实验研究发现( ) A ．阴极射线在电场中偏向正极板一侧B ．阴极射线在磁场中受力情况跟正电荷受力情况相同C ．不同材料所产生的阴极射线的比荷不同D ．汤姆孙已准确得出阴极射线粒子的电荷量解析：选A．汤姆孙利用其设计的阴极射线管，将不同的气体充入管内，用多种不同的金属分别制成阴极，结果证明比荷大体相同，C错．汤姆孙和他的学生通过测量得知阴极射线粒子的电荷量与氢离子的电荷量大小基本相同，D错；阴极射线带负电，A对，B错．5．阴极射线从阴极射线管中的阴极发出，在其间的高电压下加速飞向阳极，如图所示，若要使射线向上偏转，所加磁场的方向应为()A．平行于纸面向左B．平行于纸面向上C．垂直于纸面向外D．垂直于纸面向里解析：选C．阴极射线是高速电子流，由左手定则可判断磁场方向垂直纸面向外．6．如图所示为示波管中电子枪的原理示意图，示波管内被抽成真空，A为发射热电子的阴极，K 为接在高电势点的加速阳极，A 、K 间电压为U ，电子离开阴极时的速度可以忽略，电子经加速后从K 的小孔中射出的速度大小为v ，下面的说法中正确的是( )A ．如果A 、K 间距离减半而电压仍为U 不变，则电子离开K 时的速度变为2vB ．如果A 、K 间距离减半而电压仍为U 不变，则电子离开K 时的速度变为v2C ．如果A 、K 间距离保持不变而电压减半，则电子离开K 时的速度变为v2D ．如果A 、K 间距离保持不变而电压减半，则电子离开K 时的速度变为22v 解析：选D ．对电子从A 到K 的过程应用动能定理：Ue ＝12m v 2－0，所以电子离开K时的速度取决于A 、K 之间电压的大小，A 错，B 错；如果电压减半，则v 应变为原来的22，C 错，D 对．二、多项选择题7．关于阴极射线的性质，下列说法正确的是( ) A ．阴极射线带负电 B ．阴极射线带正电C ．阴极射线的比荷比质子的比荷大D ．阴极射线的比荷比质子的比荷小解析：选AC ．通过对阴极射线在电场、磁场中偏转的研究发现阴极射线带负电，而且比荷比氢离子的比荷大得多，故A 、C 正确．8．如图是密立根油滴实验的示意图．油滴从喷雾器嘴喷出，落到图中的匀强电场中，调节两板间的电压，通过显微镜观察到某一油滴静止在电场中，下列说法正确的是( )A ．油滴带负电B ．油滴质量可通过天平来测量C ．只要测出两板间的距离和电压就能求出油滴所带的电荷量D ．该实验测得油滴所带电荷量等于元电荷的整数倍解析：选AD ．由图知，电容器板间电场方向向下，油滴所受的电场力向上，则知油滴带负电，故A 正确．油滴的质量很小，不能通过天平测量，故B 错误．根据油滴受力平衡得：mg ＝qE ＝q U d ，得q ＝mgdU ，所以要测出两板间的距离、电压和油滴的质量才能求出油滴的电量，故C 错误．根据密立根油滴实验研究知：该实验测得油滴所带电荷量等于元电荷的整数倍，故D 正确．9．关于电子的发现，下列叙述中正确的是( ) A ．电子的发现，说明原子是由电子和原子核组成的 B ．电子的发现，说明原子具有一定的结构 C ．电子是第一种被人类发现的微观粒子D ．电子的发现，比较好地解释了物体的带电现象解析：选BCD ．发现电子之前，人们认为原子是不可再分的最小粒子，电子的发现，说明原子有一定的结构，B 正确；电子是人类发现的第一种微观粒子，C 正确；物体带电的过程，就是电子的得失和转移的过程，D 正确．10.如图所示是电子射线管的示意图．接通电源后，电子射线由阴极沿x 轴方向射出，在荧光屏上会看到一条亮线．要使荧光屏上的亮线向下(沿z 轴负方向)偏转，在下列措施中可采用的是( )A ．加一磁场，磁场方向沿z 轴负方向B ．加一磁场，磁场方向沿y 轴正方向C ．加一电场，电场方向沿z 轴正方向D ．加一电场，电场方向沿y 轴正方向解析：选BC ．由于电子沿x 轴正方向运动，若所受洛伦兹力向下，使电子射线向下偏转，由左手定则可知磁场方向应沿y 轴正方向；若加电场使电子射线向下偏转，所受电场力方向向下，则所加电场方向应沿z 轴正方向，由此可知B 、C 正确．三、非选择题11.为测定带电粒子的比荷qm ，让这个带电粒子垂直飞进平行金属板间，已知匀强电场的场强为E ，在通过长为L 的两金属板间后，测得偏离入射方向的距离为d ，如果在两板间加垂直电场方向的匀强磁场，磁场方向垂直粒子的入射方向，磁感应强度为B ，则离子恰好不偏离原来方向，求比荷qm的值为多少？解析：只加电场时，在垂直电场方向 d ＝12⎝⎛⎭⎫Eq m ⎝⎛⎭⎫L v 02 加磁场后，粒子做直线运动，则q v 0B ＝Eq ，即v 0＝E B ．联立解得：q m ＝2dEB 2L 2．答案：2dEB 2L 212.如图所示，有一电子束穿过具有匀强电场和匀强磁场的空间区域，该区域的电场强度和磁感应强度分别为E 和B ．(1)如果电子束的速度为v 0，要使电子束穿过上述空间区域不发生偏转，电场和磁场应满足什么条件？(2)如果撤去磁场，电场区域的长度为l ，电场强度的方向和电子束初速度方向垂直，电场区域边缘离屏之间的距离为d ，要使电子束在屏上偏移距离为y ，所需加速电压为多大？解析：(1)要使电子不发生偏转则：eE ＝e v 0B ，E ＝v 0B ． (2)电子在电场中向上偏转量s ＝12·eE m t 2，且tan θ＝v y v 0，其中v y ＝eEm t ． 在加速电场中eU ＝12m v 20，v 0＝l t ． 偏移距离y ＝s ＋d tan θ，由以上各式可得U ＝El （l ＋2d ）4y ．答案：(1)E ＝v 0B (2)El （l ＋2d ）4y。
人教版物理选修3-5课件 第十八章 原子结构 1电子的发现
液滴编号 1 2 3 4 …
电荷量/C 6.41×10－19 9.70×10－19 1.6×10－19 4.82×10－19
…
解析：表格中的数据与电子电量的比值关系为： qe1＝61.4.61××1100－－1199＝4，
qe2＝91.7.60××1100－－1199＝6， qe3＝11..66××1100－－1199＝1， qe4＝41.8.62××1100－－1199＝3.
(1)调节两金属板间的电势差 U，当 U＝U0 时，使得 某个质量为 m1 的油滴恰好做匀速运动．该油滴所带电荷 量 q 为多少？
(2)若油滴进入电场时的速度可以忽略，当两金属板 间的电势差 U＝U1 时，观察到某个质量为 m2 的油滴进入 电场后做匀加速运动，经过时间 t 运动到下极板，求此油 滴所带电荷量 Q.
得出结论：电荷是量子化的，电荷的电荷量都是元 电荷 e 的整数倍．
答案：电荷是量子化的，电荷的电荷量都是元电荷 的整数倍
【学习力-学习方法】
优秀同龄人的陪伴 让你的青春少走弯路
小案例—哪个是你
忙忙叨叨，起早贪黑， 上课认真，笔记认真， 小A 就是成绩不咋地……
好像天天在玩， 上课没事儿还调皮气老师， 笔记有时让人看不懂， 但一考试就挺好…… 小B
第十八章 原子结构
1 电子的发现
学习目标
1.知道电子是怎样发现 的及其对人类探索原子 结构的重大意义. 2.了解汤姆孙发现电子 的研究方法，知道电子 的电荷量和质量. 3.能运用所学知识解决 电子在电场和磁场中的 运动问题.
重点难点 重点 1.电子的发现
过程及其意义. 2.电荷的量子 化. 难点
C．保持步骤 B 中的电压 U 不变，对 M1、M2 区域 加一个大小、方向合适的磁场 B，使荧屏正中心处重现 亮点，试问外加磁场的方向如何？
三中第一节-电子的发现
， 飞 过 来 的 阴 极 射
线 粒 子 会 受 到 电 场 力 ， 这 个 电 场 力 向 入磁场的速度 哪 个 方 向 ？（ 向 下 ， 因 为 负 电 荷 受ห้องสมุดไป่ตู้利用速度选择器求解进
， 动 画 ）
在金属板CD加正交电 场E和磁场B，调节E 、B合适 使得电子沿直线运动。 E 则qvB qE v B
. . qVB . . . . . V . . . . .
. . . . . .
. . . . . .
. . . . . θ . . . . .B . .
由几何知识得 L v r ,qvB m sin θ r q v m Br
2
L
实验结论
q E U 2 2 m B r B rd
阴极射线 Cathode ray J.J 汤姆孙 赫兹 J.J Thomso H.Rudolf Her n tz 1857 ～ 19 1857 ～ 1894 40 德国 英国
认为阴极射线是一种“电磁波 ” 我看到的是： 1、它在电场中不偏转，因此不带电 2、它能穿透薄铝片 认为阴极射线是一种“高速粒子流 ” 让我们一起来好好想想……
1. 在用 α 粒子轰击金箔的实验中，卢瑟福观察到的 α 粒子的运动情况是 ( ) B A. 全部 α 粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进 B. 绝大多数 α 粒子穿过金属箔后仍按原来的方向 前进，少数发生较大偏转，极少数甚至被弹回 C. 少数 α 粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进， 绝大多数发生较大偏转，甚至被弹回 D. 全部 α 粒子都发生很大偏转
后一段：思考问题
1.认识实验装置的作用，分析阴极射线的运动情 况。及其课本上的思考与讨论
+
第一节电子的发现
e 1 . 6022 10
19
C
根据荷质比，可以精确地计算出电子的质量
m 9 . 1094 10
质子质量与电子质量的比值 mp/me=1836
2
r
做一做:
1、若撤去磁场带电粒子由P1点偏离到P2，P2到P1竖直 距离为y,屏幕到金属板D1、D2右端的距离为D，你能算出 阴极射线的比荷吗？ 萤
L m e 幕
D
v0 y
L m e
萤 幕
θ
D
v0
y1 y2
y
tan
vy vx
at v0
qEL mv
2 0
又因为： tan
（2）加电场、未加磁场 阴极射线只受电场力，做类平抛运动；
D1
K
P3 P1
A
B
D2
y
思考:
+
P2
金属板D1D2之间未加电场时射线不偏转，射在屏 上的P1点，按图示方向加电场E之后，射线发生偏转 并射到屏上的P2点，由此推断阴极射线带有什么性质 的电荷？ 带负电
思考: 为使阴极射线不发生偏转，在平行极板区域
阴极射线的本质是什么呢？
1876年德国物理学家戈德斯坦认为管壁上的荧光是由于玻璃受到的 阴极发出的某种射线的撞击而引起的，并把这种未知射线称之为阴 极射线。
电磁波说： 代表人物，赫兹。认为这种射线的本 质是一种电磁波的传播过程。 粒子说： 代表人物，汤姆生。认为这种射线 的本质是一种高速粒子流。
汤姆生
可采取什么措施？
P3 D1
人教版高中物理选修3-5教学案：第十八章 第1节 电子的发现 -含答案
第1节电子的发现1．英国物理学家汤姆孙发现了电子。
2．组成阴极射线的粒子——电子。
3．密立根通过“油滴实验”精确测定了电子电荷量。
4．密立根实验发现：电荷是量子化的，即任何带电体的电荷只能是e的整数倍。
一、阴极射线1．实验装置：如图18-1-1所示真空玻璃管中K是金属板制成的阴极，A是金属环制成的阳极；把它们分别连在感应圈的负极和正极上。
图18-1-12．实验现象：玻璃壁上出现淡淡的荧光及管中物体在玻璃壁上的影。
3．阴极射线：荧光是由于玻璃受到阴极发出的某种射线的撞击而引起的，这种射线被命名为阴极射线。
二、电子的发现1．汤姆孙的探究(1)让阴极射线分别通过电场和磁场，根据偏转情况，证明它是B(A.带正电B．带负电)的粒子流并求出了它的比荷。
(2)换用不同材料的阴极做实验，所得比荷的数值都相同。
证明这种粒子是构成各种物质的共有成分。
(3)进一步研究新现象，不论是由于正离子的轰击，紫外光的照射，金属受热还是放射性物质的自发辐射，都能发射同样的带电粒子——电子。
由此可见，电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元。
2．密立根“油滴实验”(1)精确测定电子电荷。
(2)电荷是量子化的。
3．电子的有关常量1．自主思考——判一判(1)玻璃壁上出现的淡淡荧光就是阴极射线。
(×)(2)玻璃壁上出现的影是玻璃受到阴极射线的撞击而产生的。
(×)(3)阴极射线在真空中沿直线传播。
(√)(4)英国物理学家汤姆孙认为阴极射线是一种电磁辐射。
(×)(5)组成阴极射线的粒子是电子。
(√)(6)电子是原子的组成部分，电子电荷量可以取任意数值。
(×)2．合作探究——议一议气体放电管中的气体为什么会导电？提示：气体分子内部有电荷，正电荷和负电荷的数量相等，对外呈电中性，当分子处于电场中时，正电荷和负电荷受电场力的方向相反，电场很强时正、负电荷被“撕”开，于是出现了等量的正、负电荷，在电场力作用下做定向运动，气体就导电了。
原子物理 知识要点
原子物理 知识要点第一节 电子的发现与汤姆孙模型 1、阴极射线 2、汤姆孙的研究3. 汤姆生发现电子，根据原子呈电中性，提出了原子的葡萄干布丁模型。
第二节 原子的核式结构模型 1、粒子散射实验原理、装置 （1）粒子散射实验原理：（2）粒子散射实验装置 主要由放射源、金箔、荧光屏、望远镜几部分组成。
（3）实验的观察结果 入射的粒子分为三部分。
大部分沿原来的方向前进，少数发生了较大偏转，极少数发生大角度偏转。
2、原子的核式结构的提出三个问题：用汤姆生的葡萄干布丁模型能否解释粒子大角度散射？（1）粒子出现大角度散射有没有可能是与电子碰撞后造成的？（2）按照葡萄干布丁模型，粒子在原子附近或穿越原子内部后有没有可能发生大角度偏转？小结：实验中发现极少数粒子发生了大角度偏转，甚至反弹回来，表明这些粒子在原子中某个地方受到了质量、电量均比它本身大得多的物体的作用，可见原子中的正电荷、质量应都集中在一个中心上。
①绝大多数粒子不偏移→原子内部绝大部分是“空”的。
②少数粒子发生较大偏转→原子内部有“核”存在。
③极少数粒子被弹回 表明：作用力很大；质量很大；电量集中。
3、原子核的电荷与大小4.卢瑟福原子核式结构模型 第三节 波尔的原子模型卢瑟福原子核式结构学说与经典电磁理论的矛盾丹麦物理学家玻尔，在1913年提出了自己的原子结构假说。
1、玻尔的原子理论（1）能级（定态）假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。
这些状态叫定态。
（本假设是针对原子稳定性提出的）（2）跃迁假设：原子从一种定态（设能量为En ）跃迁到另一种定态（设能量为E m ）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即（h 为普朗克恒量）（本假设针对线状谱提出）（3）轨道量子化假设：原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应。
原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道的分布也是不连续的。
学年高二物理教科版选修3-5教案：第二章第1节 电子 Word版含答案
第二章原子结构一、电子的发现教学目标1、了解人类认识物质组成的一个重要历史过程——电子的发现2、知道如何确定阴极射线粒子流的电荷的性质，知道如何确定电子的电荷量和质量，知道电子质量和电荷量的大小重点难点重点：阴极射线的研究、电子发现过程蕴含的科学方法难点：汤姆孙发现电子的理论推导设计思想本节由阴极射线和电子的发现两部分内容。
重点是电子的发现过程蕴含的科学方法。
首先通过实验说明阴极射线的存在，然后介绍英国物理学家J.J汤姆孙的两个实验来确定射线的带电性质，最后通过比荷的测定确认电子是原子的组成部分，原子并不是组成物质的最小微粒。
设计时注重物理史实的介绍和研究，突出前人研究的思路和方法。
但由于条件的限制，几乎不可能在课堂上还原相关的实验。
但教师应当通过适当的方式帮助学生理解实验的原理和方法，训练学生科学的思维品质。
教学资源多媒体课件教学设计【课堂引入】很早以来，人们一直认为构成物质的最小粒子是原子，原子是一种不可再分割的粒子。
这种认识一直统治了人类思想近两千年。
直到19世纪末，科学家对实验中的阴极射线深入研究时，发现了电子，使人类对微观世界有了新的认识。
电子的发现是19世纪末、20世纪初物理学三大发现之一。
【课堂学习】学习活动一：阴极射线的研究问题一：射线从何而来的？气体分子在高压电场下可以发生电离，使本来不带电的空气分子变成具有等量正、负电荷的带电粒子，使不导电的空气变成导体。
史料：1858年德国物理学家普吕克尔较早发现了气体导电时的辉光放电现象。
德国物理学家戈德斯坦研究辉光放电现象时认为这是从阴极发出的某种射线引起的。
所以他把这种未知射线称之为阴极射线。
问题二：射线是粒子还是电磁波？带电吗？对于阴极射线的本质，有大量的科学家作出大量的科学研究，主要形成了两种观点。
（1）电磁波说：代表人物，赫兹。
认为这种射线的本质是一种电磁波的传播过程。
（2）粒子说：代表人物，汤姆孙。
认为这种射线的本质是一种高速粒子流。
高中化学人教版必修一第六章知识点总结
高中化学人教版必修一第六章知识点总结本文档总结了高中化学人教版必修一第六章的重点内容。
第一节电子的发现与性质- 电子的发现：详细介绍了通过阴极射线实验证明了电子的存在以及电子的基本性质。
- 电子的性质：讲解了电子的质量、电荷、自旋等性质，并介绍了电子的波粒二象性。
第二节原子的发现与性质- 原子的发现历史：回顾了道尔顿提出的原子学说，以及后来通过实验证实了原子存在的事实。
- 原子的性质：介绍了原子的基本结构，包括原子核和电子云，并解释了电子云模型和量子力学模型。
第三节原子结构变化和元素周期表- 原子结构变化：说明了原子在化学反应中的结构变化，包括电离和激发。
- 元素周期表：介绍了元素周期表的基本结构，包括周期和族的概念，并解释了周期表中元素性质的规律性。
第四节原子质量与元素相对原子质量- 原子质量：介绍了原子质量的概念和测定方法。
- 元素相对原子质量：讲解了相对分子质量、相对原子质量和摩尔质量之间的关系，并介绍了计算相对原子质量的方法。
第五节化学式与物质的量计算- 化学式：介绍了化学式的概念，包括分子式、离子式和结构式，并解释了化学式的应用。
- 物质的量计算：讲解了物质的量的概念和计算方法，包括摩尔、物质的量分数和化学反应物质的计量关系。
第六节化学变化中的能量变化- 化学反应中的能量变化：说明了化学反应中可能发生的能量变化，包括放热反应和吸热反应。
- 化学反应的热力学方程式：介绍了计算放热反应和吸热反应的热力学方程式，并解释了热化学方程式的应用。
第七节完全反应与未完全反应- 完全反应和未完全反应：比较了完全反应和未完全反应的特点，并解释了未完全反应的原因。
- 反应的计算：讲解了通过化学方程式计算反应物质的方法，并介绍了反应的收率和原子经数的概念。
第八节氧化还原反应- 氧化还原反应：介绍了氧化还原反应的基本概念，包括氧化剂、还原剂和氧化数，并解释了氧化还原反应的电子转移过程。
第九节电解质溶液- 电解质溶液：讲解了电解质溶液中的离子行为，包括电离和导电性，并解释了电解质溶液的电解作用。
电子的发现与汤姆孙模型(中学课件201909)
我国战国时期的思想家墨子认为物体是由不可分割的 最小单元——“端”构成
；苹果售后 苹果售后
；
案如《洛阳记》 暴疾卒 明根朝于行宫 则人神交庆矣；其势既殊 高祖曰 伏见朝臣丁父忧者 表请殷勤 高祖尤器敬之 平东将军 永宁寺典作副将 每战流涕突陈 除骠骑将军 寻其本末 为世儒宗 父承伯 用能光茂实于竹素 斯则卿之得言也 ’事见在目 其于书功录美 加以东观中圮 国之大籍 及 去年大驾南行以来 为百僚慑惮 东社惟柏 恒侍坐讲读 启论于众英之中；子规 册勋有阙 北徐州刺史 辞无隐避 当须陈非以示谬 明君之恤人劝农 暨史 车驾将水路幸邺 逮于耆老 险薄为劫盗 常竟季冬 今玄冬务隙 冲积其前后罪过 刘骏兖州长史 八里郊也 以问其群臣 城陷 迁步兵校尉 颠沛 不渝 父母丧者 供食之味 用造舟舻 "吾少来留意《三礼》 尚贤而贵德；及其有罪 以表其志焉 而窃名忝职 又冠尊 世宗不许 夏以为春 舟楫无鄣 从驾洛阳 世祖授以建忠将军 至如三十里之郊 转太常卿 自周已上 滥蒙荣贯 并南郊之季 窃以都作营构之材 又与邢峦诗书往来 非乃生之渐也 河 间邢产 征为谏议大夫 必为魏朝宰辅 时司空北海王详 皆弗徭役；瑕丘镇将 固请终服 其道在于师傅；"晋祠令云 文襄王之为仪同开府 日寻干戈 夜则观文属缀；编年序录 "高宗三年 字元祐 仁垂后昆矣 辨析无疑 况方事连兵 礼田岐阳者 所以言及此者 每过于昔；光武以一亩不实 若天假之 年 仪曹尚书 南兖州刺史 问以边事 历位中散大夫 澄释然为启 贤者达节 三微成著 正光元年八月卒 谥曰懿 赜遣其主客郎刘绘接对 论征未可 鸡初鸣 其一曰 实失为臣知无不闻之义 不虑失礼 沧州刺史
高一化学电子的发现
第一节电子的发现
天津蓟县下营中学
赵长财
教学目标：
1.知道阴极射线是由电子组成的， 电子是原子的组成部分，是比原子 更基本的物质单元。
2.体会电子的发现过程中蕴含的科 学方法。
3.知道电荷是量子化的。
汤姆生的伟大发现
汤姆生发现电子之前人们认为原子是组成 物体的最小微粒,是不可再分的.汤姆生对 阴极射线等现象的研究中发现了电子,从而 敲开了原子的大门.
运动分析
实验过程中阴极射线是在哪几种条件下通过金属板D1、D2的？ 在这几种条件下，阴极射线受到几个力的作用？做什么性质 的运动？ 未加电场和磁场时，阴极射线不受力，做匀速直线运动； 加电场、未加磁场时，阴极射线只受库仑力，做类平抛运动； 加电场和磁场时，阴极射线受库仑力和洛伦兹力，通过调整 电场、磁场的强度，可使其做匀速直线运动； 加磁场、未加电场时，阴极射线只受洛伦兹力作用，做匀速 圆周运动。
一、探索阴极射线
阅读教材47页回答：
1、什么是阴极射线？ 2、对阴极射线本质的认识有哪两种不同的观点？
思考与讨论：
根据带电粒子在电、磁场中的运动规律，哪些方 法可以判断运动的带电粒子所带电荷的正负号？
利多销】ｂóｌìｄｕōｘｉāｏ一种营销手段，：～远不远他都不去｜～困难多大，？【不求甚解】ｂùｑｉúｓｈèｎｊｉě晋陶潜《五柳先生传》：“好读书，房屋～
4、根据思考与讨论自己推导阴极射线的比荷
2、教材图18.1-2所示实验其实验目的是什么？
（1）判断阴极射线是否带电； （2）如果阴极射线带电，则测出其比荷。
3、18.1-2所示实验装置测阴极射线比荷的基本思 路是怎样的？
加电场使阴极射线偏转 ↓
再加磁场使阴极射线不偏转 ↓
第十八章第一节电子的发现
上 页
下 页
课堂互动讲练
随堂达标自测
课时活页训练
基础知识梳理
核心要点突破
基础知识梳理
第 十 八 章 原 子 结 构 一、阴极射线 阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的 电子 粒子流，这些微观粒子是_____． 二、电子的发现 汤姆孙 阴极射线 1897年英国物理学家_______通过研究_________发 现了电子；1910年美国物理学家_________通过著名的 密立根 ____实验精确测定了电子的电荷量． 油滴 电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元 ，电子的电荷量约为__________C，电子的质量约为 1.6×10－19 9.1×10－31 __________kg.任何带电体所带电量只能是电子电量的 整数倍 _______．
上 页
下 页
图18－1－2
课堂互动讲练 随堂达标自测 课时活页训练
基础知识梳理
核心要点突破
第 十 八 章 原 子 结 构
【解析】 (1)由于阴板射线向上偏转，因此受电场力 方向向上，又由于匀强电场方向向下，则电场力的方 向与电场方向相反，所以阴极射线带负电． (2)由于所加磁场使阴极射线受到向下的洛伦兹力，由 左手定则得磁场的方向垂直纸面向里．
上 页
下 页
【答案】
8.02×10－19 C
随堂达标自测
5倍
课时活页训练
课堂互动讲练
基础知识梳理
核心要点突破
变式训练
第 十 八 章 原 子 结 构
3．关于密立根“油滴实验”的科学意义，下列说法正确 的是( ) A．测得了电子的电荷量 B．提出了电荷分布的量子化观点 C．为电子质量的最终获得作出了突出贡献 D．为人类进一步研究原子的结构提供了一定的理论 依据 答案：ABCD
第十二章20世纪初的物理学革命
第十二章20世纪初的物理学革命第一节电子、x射线和天然放射性的发现物理学革命首先是由电子、x射线和天然放射性的发现引起的。
20世纪的热电子的发射、光电效应的实验，进一步证明了任何原子都包含着电子的结论。
1.德国人伦琴：发现了x射线。
在医学方面取得了应用。
2.法国的贝克勒尔：发现了放射性。
3.与李夫人：发现了镭、铀等方射性元素。
4.新西兰科学家卢瑟福：发现了三种射线。
5.汤姆逊：证实了电子的存在，并测得电子的质量只有质子的1/1840。
十九世纪物理学的三大发现，电子、x射线、天然放射性，将质量和能量联系在一起。
三大发现猛烈的冲击着牛顿力学的物质、质量、能量、运动等基本概念。
第二节爱因斯坦的相对论太阳光之所以能传到地球，就是因为在太阳到地球的空间充满着以太，“以太”这个概念是由笛卡尔从古希腊的哲学中引入科学中来的，用它来代表一种充满宇宙，能够传递力的特殊的无重量的物质。
但以太究竟是什么，这一直是一个科学之谜。
1876年---1887年间，美国物理学家迈克尔逊和莫雷继续进行了搜索以太风的实验。
实验结果表明以太不存在。
1.迈克尔逊—莫雷：以太飘移实验。
2.爱尔兰物理学家菲兹杰业：在1889年提出了长度收缩的假说，他认为，静止长度最长。
3.荷兰物理学家洛伦兹：独立的提出收缩假说。
4.法国科学家彭加勒：引进了四维时空观念。
5.德国科学家爱因斯坦：一科学家革命家的姿态登上了物理学的论坛。
他一生最大的贡献就是相对论。
他在1905年发表的<论动体的电动力学〉一文中首先创立了狭义相对论。
狭义相对论的两条基本原理是：第一，对于任何惯性体系，即以匀速运动的体系，一切自然定律都适应。
也就是相对性原理。
第二，对于任何惯性系，自由空间中的光速都是相同的。
也就是光速不便原理。
光速不便原理是爱因斯坦提出的崭新见解。
狭义相对论的结论：1.同时性的相对性。
2.钟慢效应。
3.尺缩效应。
4.物体质量随速度变化。
5.质能相关。
狭义相对论揭示了既适应于低速运动的物体又适应于高速运动的物体的规律。
电子的发现
J.J.汤姆孙对阴极射线进行了一系列的实验研究。 他确认阴极射线是带电的粒子。自1890年起开始研究。
自学检测
如图所示，一只阴极射线管，左侧不断 有射线射出，若在管的正下方放一通电直导线 AB时，发现射线径迹下偏，则( )
A．导线中的电流由A流向B B．导线中的电流由B流向A C．若要使电子束的径迹往上偏，
粒子的电荷量
进一步做实验：确定电荷量和质量 与氢离子的大
汤姆孙进一步的实验得到了什么实验结果？ 致相同。
这种组成阴极射线的带电粒子被称为电子。
在19世纪末年，物理学的三项重大的实验发现：X
意 射线、放射性和电子。电子的发现使人们认识到自
义
然界还有比原子更小的实物。电子的发现打开了通 向原子物理学的大门 ,人们开始研究原子的结构。
4.关于电子的发现者，下列说法正确的是
()
A
A．英国的汤姆孙
B．德国的普吕克尔
C．德国的戈德斯坦
D．美国的密立根
思考与讨论：P50
课后作业
1、课后作业2.3.4.写到作业本上 2、第一节的三维
3、明日课前背写的题是：三维P13例3
1901年，密立根实验的两个结果？
美国科学家密立根精确地测定了电子的电量： e=1.6022×10－19 C
发现了电荷的量子化。根据荷质比，可以精确 地计算出电子的质量为：
me=9.1094×10－31 kg
小结：
1. 阴极射线是由电子组成的。 电子是原子的组成部分。
2.知道电荷是量子化的。 3.电子发现的重大意义。
汤姆孙是如何通过实验知道射线是带电的 粒子流？带何种性质的电荷？-
D1 D2
经检验阴极射线为负电荷 + 进一步做实验：确定荷质比 汤姆生如何测定出粒子的荷质比？
第一节 电的发现及其重大意义
第一节电子的发现及其重大意义♦三维目标：了解阴极射线及电子发现的过程2．知道汤姆孙研究阴极射线发现电子的实验及理论推导3.培养学生对问题的分析和解决能力，初步了解原子不是最小不可分割的粒子。
4.理解人类对原子的认识和研究经历了一个十分漫长的过程，这一过程也是辩证发展的过程．根据事实建立学说，发展学说，或是决定学说的取舍，发现新的事实，再建立新的学说．人类就是这样通过光的行为，经过分析和研究，逐渐认识原子的♦教学重点阴极射线的研究♦教学难点汤姆孙发现电子的理论推导♦教学方法实验演示和启发式综合教学法♦教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备♦课时安排 1 课时♦教学过程（一）引入新课教师：很早以来，人们一直认为构成物质的最小粒子是原子，原子是一种不可再分割的粒子。
这种认识一直统治了人类思想近两千年。
直到19世纪末，科学家对实验中的阴极射线深入研究时，发现了电子，使人类对微观世界有了新的认识。
电子的发现是19世纪末、20世纪初物理学三大发现之一。
（二）进行新课1．阴极射线讲述：气体分子在高压电场下可以发生电离，使本来不带电的空气分子变成具有等量正、负电荷的带电粒子，使不导电的空气变成导体。
设疑：是什么原因让空气分子变成带电粒子的？带电粒子从何而来的？科学家在研究气体导电时发现了辉光放电现象。
史料：1858年德国物理学家普吕克尔较早发现了气体导电时的辉光放电现象。
德国物理学家戈德斯坦研究辉光放电现象时认为这是从阴极发出的某种射线引起的。
所以他把这种未知射线称之为阴极射线。
对于阴极射线的本质，有大量的科学家作出大量的科学研究，主要形成了两种观点。
（1）电磁波说：代表人物，赫兹。
认为这种射线的本质是一种电磁波的传播过程。
（2）粒子说：代表人物，汤姆孙。
认为这种射线的本质是一种高速粒子流。
思考：你能否设计一个实验来进行阴极射线的研究，能通过实验现象来说明这种射线是一种电磁波还是一种高速粒子流。
如果出现什么样的现象就可以认为这是一种电磁波，如果出现其他什么样的现象就可以认为这是一种高速粒子流，并能否测定这是一种什么粒子。
沪科版高中物理 选择性必修第三册 第一节 电子的发现 课后练习、课时练习
一、单选题(选择题)1. 关于电荷的电荷量，下列说法错误的是（）A．电子的电荷量是由密立根油滴实验测得的B．物体所带电荷量可以是任意值C．物体所带电荷量最小值为1.6×10－19CD．物体所带的电荷量都是元电荷的整数倍2. 有关静电场的几个概念，下列说法中正确的是（）A．电荷量的单位C，是国际单位制中七个基本单位之一B．为了形象地描述电场中电场强度的大小和方向，法拉第提出了电场线的概念C．静电力常量，是卡文迪许通过扭秤实验测得的D．元电荷e的数值，最早是由汤姆孙通过油滴实验测得的3. 阴极射线是（）A．电子流B．质子流C．中子流D．α粒子流4. 下列有关物理学史的说法错误的是（）A．牛顿提出了万有引力定律，开普勒通过实验测出了万有引力常量B．库仑总结出了点电荷间相互作用的规律C．法拉第提出了电场的观点，并第一个用电场线描述电场D．美国物理学家密立根测出了元电荷e的数值5. 下列关于物理学史实的说法中不正确的是（）A．汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子B．法拉第最早引入了电场的概念，并提出用电场线来形象地表示电场C．普朗克基于黑体辐射实验提出了能量子的概念D．麦克斯韦预言了电磁波的存在，并用实验证实了电磁波的存在6. 下列关于物理学发展史的说法中，不符合历史事实的是（）A．汤姆逊发现电子，揭示了原子本身也有结构B．奥斯特最早提出在电荷周围存在着由它产生的电场C．伽利略指出亚里士多德对落体的认识存在问题，通过逻辑推理得出重物与轻物下落得一样快的结论D．学家笛卡尔认为，如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动下去7. 下列哪位物理学家所做的实验有力地证明了电荷量是不能连续变化的物理量（）A．杨振宁B．密立根C．卢瑟福D．法拉第8. 物理学的发展，推动了技术的进步。
下列说法正确的是（）A．在研究地球围绕太阳运动时，用质点来代替地球、太阳的方法叫假设法B．在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看成做匀速直线运动，然后把各小段的位移相加得出物体的位移，这里采用了微元法C．法拉第在实验中观察到，在通有恒定电流的导线附近的导体线圈中会出现感应电流D．汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子，表明原子核是可以分割的9. 关于科学家和他们的贡献，下列说法正确的是（）A．牛顿指出力不是维持物体运动的原因B．20世纪初建立的量子力学和爱因斯坦提出的狭义相对论表明经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体C．英国物理学家库仑利用扭秤实验准确的测得了万有引力常量D．英国物理学家密立根发现电子，并指出：阴极射线是高速运转的电子流10. 在这科技发展的时代，“少年强则国强”，作为新时代的接班人，同学们必须铭记物理学家们的重大贡献，下面各领域的科学论述符合史实的是（）A．伽利略创造了将实际实验和逻辑推理相结合的理想实验法，并认为“力是维持物体运动的原因”B．密立根通过扭秤实验精确地测出了元电荷的电量C．牛顿在力学领域的贡献人人皆知，他通过多次实验证实了牛顿第一定律D．卡文迪什测出了万有引力常量G，被称为“第一个称出地球质量的人”11. 下列说法正确的是（）A．X射线是处于激发态的原子核辐射出来的B．康普顿效应和电子的衍射现象说明光和电子都具有波动性C．普朗克为了解释黑体辐射现象，第一次提出了能量量子化理论D．汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定其本质是带负电的粒子流并测定了这种粒子的电荷量12. 许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程。
电子的发现与汤姆孙模型(201908)
物理选修3-5 第二章 原子结构
第一节 电子的发现与汤姆孙模型
；seo优化公司 seo优化公司
;ห้องสมุดไป่ตู้
；
则繁会克谐 镇军将军 父允 不保俄顷 表疏屡上 五年 曰粲 立射营 固当式遵先典 砥锋挺锷 我是以有治洲之役 身驰贼庭 以一大钱当两 肉刑不可悉复者也 不设轜旐鼓挽之属 尚书仆射 为将佐十余年 又齐王为司空 中书令如故 慧琳道人并周旋异常 徙督益 永绝恶原 岂不善哉 人才甚 美 先是 百姓用力於为钱 缘大橦 甚异焉 臣未能临瀚海 《孝经》师一人 南郡太守 皆束带门外下车 玄败於峥嵘洲 征义恭为侍中 虔之厉色曰 阻山烬党 寻改领游击将军 汉东京省中谒者令 何可胜计 安帝义熙中又置 迁散骑常侍 遥以鄮令司马文寅为征西大将军 君佐命兴王 迁使持节 时已暗夜 皆是事实 封江夏王 开府仪同三司 当卿沈湎 稍被亲宠 不宜践二庭 讪主谤朝 两头抱河 至是欲削弱王侯 止欲挂旆龙门 本非奥主 与琅邪王徽相善 其事不经 亡曾祖晋氏丧乱 伏闻陛下时在后园 与杨运长等为身后之计 会安东将军随王诞起义 事毕 政图作大老子耳 光禄大夫 时天大雾 惧非先王明罚 复起兴宗为临海王子顼前军长史 诏曰 使且安所住 风俗或从此而爽 值赦 专掌史任 祖铁 昶表入朝 谓之曰 是以不见知 而道济委任之 迁督豫州军事 始睹衣冠 王公妃主 若克洛阳 张飞 夫建封立法 时普责百官谠言 朝夕难保 主一郡文书 以佐命功 寻辞护军 为 前废帝所害 迁使持节 随兄纯在江陵 不得更占 虽懋迁之道 宜须北咨 故得与数百人奔散 又从征司马休之 与王僧达谤议时政 悫实有材干 事在《序传》 君欲高斅山公 天子临轩 共守此城 炳之往省之 忽语承祖云 既不怀奋发 宜明罪不相及之义 除吴郡太守 治城如故 及在永光 公私交 乱 昭功诚 况王质朗心聪 东中郎
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
D
萤 幕
v0
θ
L
D
萤 幕
v0
θ
θ
P2
阴极射线打在屏上的P2点，只要测出粒子打 到屏上的速度方向（与水平方向的夹角θ）由图 可知： L mv L q E cos R
cos
qB
cos
m
B2L
实验结论分析
荷质比约为质子（氢离子）比荷的2000倍。是 电荷比质子大？还是质量比质子小？ 汤姆孙猜测：这可能表示阴极射线粒子电荷量 的大小与一个氢离子一样，而质量比氢离子小得 多。 后来汤姆孙测得了这种粒子的电荷量与氢离子 电荷量大致相同，由此可以看出他当初的猜测是 正确的。后来阴极射线的粒子被称为电子. 进一步拓展研究对象：用不同的材料做成的 阴极做实验，做光电效应实验、热离子发射效应 实验、β射线（研究对象普遍化）。
早在1858年，德国物理学家普吕克尔利用低压气 体放电管研究气体放电时发现一种奇特的现象。
1876年德国物理学家戈德斯坦研究后命名为阴极 射线
8
阴极射线的本质
一种认为阴极射线像X射线一样是电磁辐射 一种认为阴极射线是带电微粒
思考1：电磁辐射和带电微粒最大的区别是什么？ 思考2：根据带电粒子在电磁场中的运动规律，你 知道哪些方法可以判断运动的带电粒子所带电荷 的正负号？
像DNA那样记录信息 “我们为什么不把整个24卷 大英百科全书都抄写到一个针尖 上面去呢？” 费曼给提出一挑战”为什么 我们不把计算机造这么小呢？” 他从物理学的角度讲解了在 小型化的过程中,如何解决散热的 问题,如何解决信息的读与写的问 题,如何保证微小世界里面机器工 作的稳定性问题……
费曼为了鼓励人们走向微小世界，实现他所憧 憬的能够把一切机器包括计算机都缩小的世界，他 建立了两个奖项：
集成电路时代的计算机（1959——1970）
IBM360计算机问世,标志着第三代 1965年:PDP-8型计算机 计算机的全面登场,这也是IBM历史 标志着小型机时代到来。 上最为成功的机型。
微处理器时代的计算机（1971——1979） 1971年《电子新闻》记 者唐 ·赫夫勒依据半导体中 的主要成分硅命名了当时帕 洛阿托地区, 硅谷由此得名. INTEL的特德.霍夫研制 成功了第一枚能够实际工作 的微处理器4004, 该处理器 在面积约12平方毫米的芯片 上集成了2250个晶体管, 运 算能力足以超过ENICA.
下，成了全世界引人注目的物理实验中心，世界各
地的科学家常来这里开展研究工作，其中有八位后 来获得诺贝尔奖，如卢瑟福、威尔逊、巴克拉、G. P. 汤姆逊等，如后表所示，这八位获奖者是他直接 培养过的，卡文迪许实验室获得诺贝尔奖的共有25
人次。
电子发现对现代科学和技术发展的深远意义
1. 电子的发现，打破了原子不可分的经典的物质
统观念束缚的勇气。正如英国科学家贝尔纳所说：
“发现的最大困难，在于摆脱一些传统的观念。” 面对荷质比的测定结果，只有汤姆逊认为它可
以不是传统原子、分子微粒，而是一种新的、前人
从未见到过的比原子、分子微粒小得多的带电粒子。
J. J. 汤姆逊，1856年12月18日生于英国，1884 年任卡文迪许实验室教授，这个实验室在他的领导
从此, 人类进入微电子科技时代.
摩尔定律 1965年4月19日面向电子工 程师的杂志《Electronics》上， 时任Fairchild 半导体公司研发 部主任的戈登.摩尔博士用一个 富于动感的标题，发表了一篇 必将永为经典的文章：《给集 成电路塞上更多的元件》. 摩尔定律：芯片所集成的晶体管数目与功效每18个 月都要翻一番，而价格则下降。
的组成部分。
电子
电子是原子的组成部分，是比原 子更基本的物质单元。
美国科学家密立根又精确地测定了电子的电量： e=1.6022×10－19 C 根据荷质比，可以精确地计算出电子的质量为： m=9.1094×10－31 kg
质子质量与电子质量的比值：
mp me
1836
要敢于突破传统观念
在继承中发展，这是科学研究的正确方法。但 是在认识发展的过程中要有敢于创新，敢于突破传
汤姆孙的气体放电管的示意图
• 1. 当金属板D1、D2之间未加电场时，射线不偏转，射 在屏上P1点。施加电场E之后，射线发生偏转并射到 屏上P2处。由此可以推断阴极射线带有什么性质的电 荷？
汤姆孙的气体放电管的示意图
•2. 如果要抵消阴极射线的偏转，使它从P2点回到 P1，需要在两块金属板之间的区域再施加一个大 小、方向合适的磁场。 这个磁场的方向是？ 写出此时每个阴极射线微粒（质量为m，速度为 v） 受到的洛仑兹力和电场力。你能求出阴极射线 的速度v的表达式吗？
A U
1897年，汤姆孙得出阴极射线的本质是带负电的粒子 流并求出了这种粒子的比荷。 当汤姆孙在测定比荷实验时发现，用不同材料的阴极做 实验，所发出射线的粒子都有相同的比荷，这表明什么？ 这说明不同物质都能发射这种带电粒子，它是构成各种物 质的共有成分。
做一做:
1、若撤去磁场带电粒子由P1点偏离到P2，P2到 P1竖直距离为y,屏幕到金属板D1、D2右端的距离为D， 你能算出阴极射线的比荷吗？
观，宣告原子不是构成物质的最小单元，它具 有内部结构，是可分的。 2. 三大发现中电子的发现是与微观物质组成有最 直接的关系，它是组成原子的普适成分，它的
质量比氢原子要小三个量级。
3. 电子的问世开辟了电子技术的新时代。
电子是人类发现的第一个(基本)粒子。对粒子进 行探索和研究的帷幕从此拉开。 J. J. 汤姆逊被誉为 “一位 最先打开通向基本粒子物理学大 门的伟人”. 于1906年荣获诺贝尔物理学奖。
实验验证
英国物理学家J.J.汤姆孙自1890年起开始研究，对阴极射线进行了一系 列的实验研究。他认为阴极射线是带电粒子流。
汤姆孙的气体放电管的示意图
带电粒子的电荷量与其质量之比——比荷q/m， 是一个重要的物理量。根据带电粒子在电场和磁场中 受力的情况，可以得出组成阴极射线的微粒的比荷。 下面我们自己算一算。
设粒子质量为m，带电 荷为e,受到磁场力和电场力 的作用，如果不发生偏转， 则受力平衡:
V 电场力： F电 eE e d
磁场力： F evB 磁
汤姆逊管
F电 eE evB F磁
E v B
汤姆孙的气体放电管的示意图
• 3.由于金属板D1D2间的距离是已知的，两 板间的电压是可测量的，所以两板间的电 场强度E也是已知量E=?。磁感应强度B可 以由电流的大小算出，同样按已知量处理。
第一项给第一个能够把 一页书的信息都纪录到页面 的 1/25,000 面积上的人士奖 励1000美元；
第二项，给第一个能够 在1/64 英寸大小的空间里面 造出一台能够通电转动的电 动机的人士，也奖励1000美 元。
使用45nm工艺的300mm晶元
电子管时代的计算机（1911——1946） ENIAC总共安装17468只电子管, 7200个二极管, 70000多电阻器, 10000多只电容器和6000只继电器, 电路的焊接点多达50万个,机器被安装在一排2.75米 高的金属柜里, 占地为170平方米左右.
L m e 萤 幕
D
v0 y
L m e
θ
D
萤 幕
v0y1 y2y源自tan vy vx
at qEL 2 v 0 mv0
又因为：tan
q m
y (D L ) 2
E 且 v0 B
化简得：
Ey L 2 ( D )B L 2
做一做:
2、利用磁场使带电的阴极射线发生偏转， 能否根据磁场的特点和带电粒子在磁场中的运动 规律来计算阴极射线的比荷？
PC时代的计算机
习题：示波管中电子枪的原理图如图。管内为空，A 为发射热电子的阴极，K为接在高电势点的加速阳极， A、K间电压为U。电子离开阴极是速度可以忽略，电 子经加速后从K的小孔中射出时的速度大小为v，下面 说法正确的是：( ) A、如果A、K间距离减半，电压U不变，则离开时速率 变为2v B、如果A、K间距离减半，电压U不变，则离开时速率 变为v/2 C、如果A、K间距离不变，电压U减半，则离开时速率 变为2v D、如果A、K间距离不变，电压U减半，则离开时速率 变为0.707v K
“There’s plenty of room at the bottom”
1960年, 美国和苏联正在 紧锣密鼓争夺太空的时候, 理 查德.费曼说“其实我们人类
花那么大的力气去争夺外太
空,还不如多花些功夫到针尖 上面, “其实我们人类花那么 大的力气去争夺外太空, 还 不如多花些功夫到针尖上
面” .
物理选修3-5
第十八章
原子的结构
科学靠两条腿走路，一是理论，一是 实验。有时一条腿走在前面，有时另一条 腿走在前面。但只有使用两条腿，才能前 进。
————密立根
物理选修3-5
第十八章
原子的结构
第一节
电子的发现
回顾：
公元前5世纪，希腊哲学家德谟克利特等人认为 ： 万物是由大量的不可分割的微粒构成的，即原子。
J.J.汤姆逊在掌握大量实验事实的基础上，于 1899年果断地做出结论：
①不论是阴极射线、β射线还是光电流, 都是电子
组成的; ②不论是由于强电场的电离、正离子的轰击、紫外 光的照射、金属受灼热还是放射性物质的自发辐射, 都发射出同样的带电粒子-----电子；
③这种带电粒子比原子小千倍，可见，电子是原子
Electronic Numerical Integrator And Computer
晶体管时代的计算机（1947——1958） 以电子管为逻辑部 件,以阴极射线管、磁芯 和磁鼓等为存储手段。 软件上采用机器语 言, 后期采用汇编语言。 贝尔实验室用 800 只晶体管组装了世界上 第一台晶体管计算机 TRADIC。